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磁耦合谐振式无线能量传输功率特性研究

作　者: 任立涛
导　师: 朱春波
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 无线能量传输磁耦合谐振非辐射
分类号: TM724
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 758次
引　用: 15次
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内容摘要

磁耦合谐振式无线能量传输技术是一种新型的电能传输技术,利用近区非辐射磁场的耦合,并应用谐振原理实现电能的有效、安全传输。它克服了传统电能传输中的诸多不足,开创了能量传输的新方法,具有重要的科学意义和研究价值。基于磁耦合谐振的无线能量传输技术,与微波\激光能量传输、感应电能传输等其它技术相比,具有较大的传输功率、较远的传输距离、较高的能量传输效率、以及无方向性和穿透性强等特点。本文重点研究提高无线能量传输的功率。依靠所搭建的无线能量传输装置,主要通过实验研究的方式,并结合理论分析,揭示该无线能量传输技术的内在特性和规律。首先解决了在研究驱动电路时,遇到的频率和输出功率问题。采用集中参数方案,着重研究了谐振电感和谐振电容的选型和匹配,由此成功研制了无线能量传输装置,制作了发射电路和接收电路。在此基础上,研究了空载损耗特性、负载特性和穿透性,研究增强线圈提高了传输距离,并研究了小型传输装置。功率特性是本文的研究重点。通过无线能量传输装置电路简化模型分析和实验研究,得出了驱动源电压对无线能量传输功率的影响。通过分析无线能量传输装置等效耦合谐振回路和实验研究,得出了传输距离对传输功率的影响。通过高频分析,得出了导线线径对传输功率的影响。同时,实验研究了电感螺线圈直径和传输装置电路开关管工作时间对传输功率的影响。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章绪论  7-15
  1.1 课题的研究背景  7-8
  1.2 无线能量传输方式概述  8-13
    1.2.1 微波\激光方式无线能量传输  8-9
    1.2.2 感应耦合式无线能量传输  9-11
    1.2.3 磁耦合谐振式无线能量传输  11-13
  1.3 论文的主要研究内容  13-15
第2章磁耦合谐振式无线能量传输基本原理  15-19
  2.1 近区磁场  15
  2.2 耦合谐振理论  15-17
  2.3 原理性电路  17-18
  2.4 本章小结  18-19
第3章实验装置的研究和传输特性  19-32
  3.1 实验装置特性研究  19-23
    3.1.1 具体实验电路  19
    3.1.2 器件的选择  19-20
    3.1.3 谐振电感  20-21
    3.1.4 谐振电容  21-22
    3.1.5 电路工作状态  22-23
  3.2 电感和电容的匹配  23-24
    3.2.1 调整接收线圈电感值  23
    3.2.2 改变谐振电容值  23-24
  3.3 小型传输装置的研究  24-25
  3.4 空载损耗  25-26
  3.5 负载特性  26-27
  3.6 设计增强线圈提高传输距离  27-30
    3.6.1 单增强线圈  27-28
    3.6.2 双增强线圈  28-29
    3.6.3 增强线圈作用分析  29-30
  3.7 接收装置方向性研究  30-31
  3.8 穿透性实验  31
  3.9 本章小结  31-32
第4章提高功率的研究  32-46
  4.1 提高驱动源电压  32-34
    4.1.1 理论分析  32-33
    4.1.2 实验研究  33-34
  4.2 导线线径和电感线圈直径的选择  34-36
    4.2.1 导线线径  34-35
    4.2.2 电感线圈直径  35-36
  4.3 调节传输距离  36-41
    4.3.1 理论分析  36-40
    4.3.2 实验研究  40-41
  4.4 增加功率开关芯片工作时间  41-44
    4.4.1 提高单管电路的驱动信号占空比  41-43
    4.4.2 半桥式驱动电路  43-44
  4.5 最大功率  44-45
  4.6 本章小结  45-46
结论  46-47
参考文献  47-51
致谢  51

磁耦合谐振式无线能量传输功率特性研究

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